底盘测功机的结构及工作原理

汽车底盘测功机按照工作原理不同，可分为测力式、惯性式和综合式三类。测力式底盘测功机可通过模拟道路阻力直接测量汽车驱动轮输出功率或驱动力；惯性式底盘测功机可通过模拟汽车行驶惯性来测量汽车的加速能力；综合式底盘测功机兼备测力式和惯性式两种功能。现代汽车底盘测功机大多为综合式底盘测功机。

1.DCG－10C型汽车底盘测功机的结构与工作原理

底盘测功机由滚筒装置、测量装置、飞轮组件、举升器、锁定器装置、压力传感器和速度传感器等装置及控制系统组成，国产DCG－10C型汽车底盘测功机机械部分结构如图7－1所示。

图7－1 底盘测功试验台机械部分结构示意图

1—框架；2—电涡流测功器；3—变速器；4—主动滚筒；5—速度传感器；6—联轴器；7，8—飞轮；9，10—电磁离合器；11—举升器；12—从动滚筒；13—测力杠杆；14—压力传感器

1）电涡流测功机的结构特点及工作原理

在滚筒式底盘测功试验台中，测功装置是关键设备。常用的测功机有水力测功机、电力测功机和电涡流测功机三种。三种测功机都是由转子和定子两大部分组成的，并且定子是浮动的，可以围绕中心摆动，而转子则与主滚筒相连一起转动。在这三种测功机之中，水力测功机目前应用的较少；电力测功机的功能最强，但成本较高，更适合于科研部门和高等院校作科研使用；电涡流测功机应用最为广泛，其特点是体积小、运转平稳及测量精度较高。

电涡流测功机是用来测量旋转动力机械各种特性的试验仪器，具有结构简单、精度高、寿命长、动能反应快、稳定性好、低速扭矩大、额定转速高、可双向旋转及转子的转动惯性小等特点。适用于中小型功率电机、汽车、内燃机、燃气轮机、水轮机及工程机械、林业、矿山、石油钻采等机械设备的性能试验，是目前国内外普遍采用的新型测功机设备。电涡流测功机结构如图7－2所示，这种测功机主要由定子和转子两部分组成，定子四周装有励磁线圈，可以摆动；转子与试验台主动滚筒相连，在励磁线圈之间转动。励磁线圈通电，励磁绕组产生一个闭合磁通，当转子盘被拖动旋转时，因为转子盘切割磁力线会感应很强的涡流。涡流与励磁线圈磁场间的相互作用，将使转子盘的转动受到一定的阻力或制动转矩，而汽车驱动轮要带动涡流测功机的转子转动，就必然要消耗能量克服这种涡流阻力。通过调节励磁线圈的电流可改变磁场和涡流的强度，即可很容易地改变驱动轮的负载。

2）测力装置工作原理

当转子转动受到电涡流的阻力矩时，定子也会受到大小相等、方向相反的力矩，所以只要测得定子所受的反力矩，就可以知道转子受到的涡流力矩。常用的测力装置如图7－3所示，电涡流测功机的定子是浮动安装的 （可绕中心摆动），在定子表面装有一个测力杆，该测力杆压在一个压力传感器上面，当定子受到转子转动而产生的反作用力矩时，将通过测力杆对传感器施加一个压力。测力杆的长度L是一定的，从而可以通过传感器受的力F计算出汽车在各种不同工况下的驱动力。试验台的速度传感器可检测车速，车速与检测到的驱动力一起可以计算出驱动轮的输出功率。

图7－2 电涡流测功机结构示意图

1—冷却水管；2—轴承；3—主轴；4—冷却水槽；5—励磁线圈；6—定子；7—转子；8—联轴器；9—底座

图7－3 驱动力测试原理

1—传感器；2—定子铁心线圈

3）测速装置工作原理

测速装置通常为电测式，一般由速度传感器、中间处理装置和指示装置组成。速度传感器的常见形式有磁电式、光电式和测速发电机等，这些传感器安装在滚筒一端，随滚筒一起转动，从而能把滚筒的转动转变为电信号。

4）指示装置

底盘测功试验台的控制装置和指示装置通常制成一体，形成柜式结构，安置在底盘测功试验台前方易于操作和观察的地方。国产DCG－10C型底盘测功机控制指示柜面板如图7－4所示，其上方设置了五个功能指示灯，按下功能选择键后，可以使功能指示灯从左至右依次循环发亮。当选定测试项目后，放开功能选择键，某个功能指示灯亮，表明系统处于该灯所指示的测试状态下。系统初始开机即按下复位键，系统均处于“速度校验”的测试状态 （即 “速度”灯亮）。

图7－4 控制指示柜面板

1—取样盒插座；2—打印机数据线插座；3—打印机电源线插座；4—报警灯

面板中部有四个显示窗及八个计量灯，当测试项目选定后，放开功能选择键，则与测试项目对应的指示灯发亮，表明系统已进入测量状态，且测量数据及参数将出现在发亮单位灯下方的显示窗中。

指示装置仅能指示驱动车轮的驱动力，此时，驱动车轮的输出功率应根据测得的驱动力和对应的试验车速按下式计算：

式中，Pk——驱动轮的输出功率（k W）；

F——驱动轮的驱动力 （N）；

V——试验速度 （km／h）。

2.底盘测功试验台的测功方法

1）测功前的准备

（1）被检汽车的准备：汽车进行底盘测功试验之前，必须使其冷却液升至正常工作温度；将发动机供油系和点火系应调整至最佳工作状态；检查、调整、紧固和润滑传动系，并检查车轮的紧固情况；清洁轮胎，并检查轮胎气压是否符合规定。

（2）底盘测功试验台的准备：使用试验台之前，应按厂家规定的项目对试验台进行检查、调整、润滑；在使用过程中，要注意冷却水道畅通、仪表指针回位、举升器工作导线的接触情况，发现故障应及时排除。

2）检测项目的选择

底盘测功试验时，应选择几个有代表性的工况测试汽车驱动轮的输出功率或驱动力。一般有下列四项 （或者根据交通管理部门的要求选择要检测的项目）：

（1）发动机标定功率下驱动车轮的输出功率或驱动力。

（2）发动机最大扭矩转速下驱动轮的输出功率或驱动力。

（3）发动机部分负荷选定车速下驱动轮的输出功率或驱动力。

（4）发动机全负荷选定车速下驱动轮的输出功率或驱动力。

目前，驱动轮输出功率检测工况采用汽车发动机额定转矩和额定功率时的工况，即发动机全负荷与额定转矩转速和额定功率转速所对应的直接挡 （无直接挡时，选传动比最接近于该挡位）的工况。

3）测功方法

以双滚筒式底盘测功机为例。

（1）接通试验台电源，并根据被检车辆驱动轮输出功率的大小，将功率指示表的转换开关置于相应挡位。

（2）升起举升器的托板，使被检汽车的驱动轮尽可能与滚筒成垂直状态地停放在试验台滚筒间的举升器托板上。降下举升器托板，直到轮胎与举升器托板完全脱离为止。

（3）用三脚架抵住位于试验台滚筒之外的一对车轮的前方，以防止汽车在检测时从试验台滑出去，将冷却风扇置于被检汽车正前方，并接通电源。

（4）起动发动机，松开手制动，由低挡逐渐换入选定挡位，踩下加速踏板，同时调节测功机功率吸收装置的负荷，使发动机在全负荷情况下以额定功率相应的转速运转，待发动机转速稳定后，读取并打印驱动车轮的输出功率 （或驱动力）值和车速值。

（5）保持发动机全负荷运转，调节电涡流测功机的负荷，测出额定转矩点下的驱动轮输出功率 （或驱动力）值、车速值。重复检测三次，取平均值。

（6）测量驱动轮在发动机部分负荷选定车速下的输出功率或驱动力，与前述方法类似，不同点仅在于发动机选定的是在部分负荷下工作；测量不同挡位下驱动轮的输出功率或驱动力，即依次挂入每一挡位并按上述方法检测。

必须指出，挂直接挡，发动机发出额定功率时，可测得驱动轮的最大输出功率；挂1挡时，可测得驱动轮的最大驱动力。

（7）全部检测结束，待驱动轮停止转动后，移开风扇，去掉车轮前的三脚架，举起举升器的托板，将被检汽车驶离试验台。

（8）切断测功机电源，收检仪器、工具、量具等，并清洁工作现场。

3.底盘测功机使用注意事项及维护

（1）对于国产DCG－10C型底盘测功机，不允许轴载质量大于10t的车辆通过或进行检测；车辆或人均不允许进入试验台盖板；被测汽车的胎压应达到规定值。

（2）车辆上台前应将车轮及底盘下部的杂物清除干净。

（3）当前后桥驱动的汽车进行测试时，应将非测试桥的动力断开，否则不允许上台测试。

（4）当高速测试时 （80～100km／h），应特别注意安全操作，高速检测的时间应小于1min／次，测试时，一定要用挡块将非测试轮抵住或用钢丝绳将汽车拉住，并且汽车前、后严禁站人或通行。测试过程中，严禁举升器升起。

（5）在测功过程中，发动机出现加速不良或其他事故，应立即将电流给定旋钮调到“0”位。在使用 “恒电流”测功时，禁止采用低速挡测功，测功完毕后，应首先将电流给定旋钮调回 “0”位。

（6）定期检查齿轮箱油量，不足应补充。主副滚筒轴承及飞轮轴承均采用2号锂基润滑脂润滑，若发现轴承有异响应予以更换。

（7）测功机的冷却水应干净无杂质，传感器不允许受潮。

滚筒式底盘测功试验台，除能检测驱动车轮的输出功率或驱动力外，还能校验车速表指示误差及模拟道路等速行驶、上坡行驶的油耗量。如果试验台属于惯性式，则飞轮的转动惯量能够等效 （通过更换不同质量的飞轮实现）试验汽车加速时的惯性力 （即加速阻力），并且还可模拟加速行驶、减速行驶、测试滑行距离和多工况试验汽车的油耗量。

还有些惯性式底盘测功试验台，在测得驱动车轮输出功率后，立即踩下离合器踏板，利用试验台对汽车的反拖，可测得传动系消耗功率。对于这种试验台，如果将测得的同一转速下的驱动车轮输出功率与传动系消耗功率相加，即可求得这一转速下的发动机有效功率。

除上述测试项目外，凡需要汽车在运行中进行的检测与诊断项目，只要配备所需的仪器，均可在滚筒式底盘测功试验台上进行。